进程和计划任务

1程序

1.1什么是程序？

程序：执行特定任务的一串代码，静态的存在硬盘中

2进程

2.1什么是进程

运行中的程序的一个副本，是被载入内存的一个指令集合，是资源分配的单位，

进程ID（Process ID，PID）号码被用来标记各个进程

UID、GID语境决定对文件系统的存取和访问权限

通常从执行进程的用户来继承

存在生命周期

都由其父进程创建

进程创建：

init：第一个进程，从 CentOS7 以后为systemd

进程：都由其父进程创建，fork()，父子关系，CoW：Copy On Write 写实更新，有数据写入子进程需要新的内存空间

2.2进程具有的特征：

        动态性：进程是程序的一次执行过程，是临时的，有生命期的，是动态产生，动态消亡的；

        并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行；

        独立性：进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；

        结构性：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。

2.3进程使用内存的问题

内存泄漏：Memory Leak

指程序中用malloc或new申请了一块内存，但是没有用free或delete将内存释放，导致这块内存一直处于占用状态

内存溢出：Memory Overflow

指程序申请了10M的空间，但是在这个空间写入10M以上字节的数据，就是溢出,类似红杏出墙

内存不足：OOM

OOM 即 Out Of Memory，“内存用完了”,在情况在java程序中比较常见。系统会选一个进程将之杀死，在日志messages中看到类似下面的提示

Jul 10 10:20:30 kernel: Out of memory: Kill process 9527 (java) score 88 or sacrifice child

当JVM因为没有足够的内存来为对象分配空间并且垃圾回收器也已经没有空间可回收时，就会抛出这个error，因为这个问题已经严重到不足以被应用处理）。

原因：  

给应用分配内存太少：比如虚拟机本身可使用的内存（一般通过启动时的VM参数指定）太少。

应用用的太多，并且用完没释放，浪费了。此时就会造成内存泄露或者内存溢出。

使用的解决办法：

1，限制java进程的max heap，并且降低java程序的worker数量，从而降低内存使用

2，给系统增加swap空间

2.4进程状态

2.4.1进程的基本状态

- 创建状态：进程在创建时需要申请一个空白PCB(process control block进程控制块)，向其中填写控制和管理进程的信息，完成资源分配。如果创建工作无法完成，比如资源无法满足，就无法被调度运行，把此时进程所处状态称为创建状态
- 就绪状态：进程已准备好，已分配到所需资源，只要分配到CPU就能够立即运行
- 执行状态：进程处于就绪状态被调度后，进程进入执行状态
- 阻塞状态：正在执行的进程由于某些事件（I/O请求，申请缓存区失败）而暂时无法运行，进程受到阻塞。在满足请求时进入就绪状态等待系统调用
- 终止状态：进程结束，或出现错误，或被系统终止，进入终止状态。无法再执行

2.4.2状态之间转换六种情况

运行——>就绪：

1，主要是进程占用CPU的时间过长，而系统分配给该进程占用CPU的时间是有限的；

2，在采用抢先式优先级调度算法的系统中,当有更高优先级的进程要运行时，该进程就被迫让出CPU，该进程便由执行状态转变为就绪状态

就绪——>运行：运行的进程的时间片用完，调度就转到就绪队列中选择合适的进程分配CPU

运行——>阻塞：正在执行的进程因发生某等待事件而无法执行，则进程由执行状态变为阻塞状态，如发生了I/O请求

阻塞——>就绪:进程所等待的事件已经发生，就进入就绪队列

以下两种状态是不可能发生的：

阻塞——>运行：即使给阻塞进程分配CPU，也无法执行，操作系统在进行调度时不会从阻塞队列进行

挑选，而是从就绪队列中选取

就绪——>阻塞：就绪态根本就没有执行，谈不上进入阻塞态

2.4.3进程更多的状态：

运行态：running

就绪态：ready

睡眠态：分为两种，可中断：interruptable，不可中断：uninterruptable

停止态：stopped，暂停于内存，但不会被调度，除非手动启动

僵尸态：zombie，僵尸态，结束进程，父进程结束前，子进程不关闭，杀死父进程可以关闭僵死态 的子进程

范例：僵尸态

2.4.4进程之间通讯

同一主机：

pipe 管道,单向传输             cmd1  |  cmd 2

socket   套接字文件,双工通信

Memory-maped file   文件映射,将文件中的一段数据映射到物理内存，多个进程共享这片内存

shm shared memory 共享内存

signal 信号

Lock   对资源上锁，如果资源已被某进程锁住，则其它进程想修改甚至读取这些资源，都将被阻塞，直到锁被打开

semaphore 信号量，一种计数器

不同主机：socket=IP和端口号

RPC remote procedure call   远程调用

MQ 消息队列，生产者和消费者，如：Kafka，RabbitMQ，ActiveMQ

2.4.5进程的优先级  os

进程优先级调整

• 静态优先级：100-139
• 进程默认启动时的nice值为0，优先级为120
• 只有根用户才能降低nice值（提高优先性）

2.4.6进程分类

操作系统分类：

• 协作式多任务：早期 windows 系统使用，即一个任务得到了 CPU 时间，除非它自己放弃使用CPU ，否则将完全霸占 CPU ，所以任务之间需要协作——使用一段时间的 CPU ，主动放弃使用
• 抢占式多任务：Linux内核，CPU的总控制权在操作系统手中，操作系统会轮流询问每一个任务是否需要使用 CPU ，需要使用的话就让它用，不过在一定时间后，操作系统会剥夺当前任务的 CPU 使用权，把它排在询问队列的最后，再去询问下一个任务

进程类型：

• 守护进程: daemon,在系统引导过程中启动的进程，和终端无关进程
• 前台进程：跟终端相关，通过终端启动的进程

注意：两者可相互转化

按进程资源使用的分类：

• CPU-Bound：CPU 密集型，非交互
• IO-Bound：IO 密集型，交互

3.进程管理相关命令

进程的管理主要是指进程的关闭与重启。

号代号	信号名称	说 明
1	SIGHUP	该信号让进程立即关闭.然后重新读取配置文件之后重启
2	SIGINT	程序中止信号，用于中止前台进程。相当于输出 Ctrl+C 快捷键
3	SIGQUIT	退出
8	SIGFPE	在发生致命的算术运算错误时发出。不仅包括浮点运算错误，还包括溢出及除数为 0 等其他所有的算术运算错误
9	SIGKILL	用来立即结束程序的运行。本信号不能被阻塞、处理和忽略。般用于强制中止进程
14	SIGALRM	时钟定时信号，计算的是实际的时间或时钟时间。alarm 函数使用该信号
15	SIGTERM	正常结束进程的信号，kill 命令的默认信号。如果进程已经发生了问题，那么这 个信号是无法正常中止进程的，这时我们才会尝试 SIGKILL 信号，也就是信号 9
18	SIGCONT	该信号可以让暂停的进程恢复执行。本信号不能被阻断
19	SIGSTOP	该信号可以暂停前台进程，相当于输入 Ctrl+Z 快捷键。本信号不能被阻断

3.1ps命令

ps 即 process state，可以查看进程当前状态的快照，默认显示当前终端中的进程，Linux系统各进程的相关信息均保存在/proc/数字 目录/status 下的文件中

支持三种选项：

• UNIX选项 如:    -A    -e  
• GNU选项 如:   --help
• BSD选项 如:    a

查看静态的进程统计信息

• "ps aux" 可以查看系统中所有的进程；
• "ps -le" 可以查看系统中所有的进程，而且还能看到进程的父进程的 PID 和进程优先级；
• "ps -l" 只能看到当前 Shell 产生的进程；

常用选项

• a：显示当前终端下的所有进程信息，包括其他用户的进程。与“x”选项结合时将示系统中所有的进程信息。
• u：使用以用户为主的格式输出进程信息。
• x：显示当前用户在所有终端下的进程信息。
• -e：显示系统内的所有进程信息。  
• -l：使用长（Long）格式显示进程信息。
• -f：使用完整的（Full）格式显示进程信
• k | --sort 属性 对属性排序,属性前加 “-” 表示倒序    ps aux k -%cpu
• o 属性… 选项显示定制的信息 pid、cmd、%cpu、%mem

ps输出属性

C :  ps -ef 显示列 C 表示cpu利用率
VSZ: Virtual memory SiZe，虚拟内存集，线性内存
RSS: ReSident Size, 常驻内存集
STAT：进程状态
 R：running
 S: interruptable sleeping
 D: uninterruptable sleeping
 T: stopped
 Z: zombie
 +: 前台进程
 l: 多线程进程
 L：内存分页并带锁
 N：低优先级进程
 <: 高优先级进程
 s: session leader，会话（子进程）发起者
 I：Idle kernel thread，CentOS 8 新特性
ni: nice值
pri: priority 优先级
rtprio: 实时优先级
psr: processor CPU编号

ps  a

ps  -a     格式不同，显示结果也不同

ps 显示当前终端中的进程

ps ax         终端有关或无关的进程

ps  aux      u和用户有关等详细信息

ps aux

表头	含义
USER	该进程是由哪个用户产生的。
PID </